[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用果膠酶裂解高酯化度果膠制備單糖和低聚半乳糖醛酸的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510037006.0
• 申請(qǐng)日: 2015-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104593450B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張桂敏;龍光林;馬延和
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12P19/14
• 分類(lèi)號(hào): C12P19/14;C12P19/02;C12P19/00;C12N9/88;C12N9/26;C12N9/18;C12R1/84
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42220
• 代理人: 朱必武,周瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能有機(jī)物制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用產(chǎn)果膠酶的畢赤酵母發(fā)酵產(chǎn)生的酶裂解高酯化度果膠產(chǎn)生單糖和低聚半乳糖醛酸的方法。

背景技術(shù)

果膠(pectin)以原果膠、果膠酸的形式廣泛分布在植物果實(shí)的根、莖、葉之中，具有天然、綠色、營(yíng)養(yǎng)、健康等特征，是經(jīng)過(guò)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織及世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)聯(lián)合專(zhuān)家委員會(huì)共同認(rèn)同的無(wú)毒、無(wú)ADI(每日允許攝入量)限制的食品配料。目前，果膠作為增稠劑、穩(wěn)定劑、凝膠劑和增效劑等被廣泛用于食品工業(yè)。此外，果膠還可用于保健食品和藥品。果膠具有降低血糖預(yù)防糖尿病、降低膽固醇、防止結(jié)腸癌和前列腺癌、防止肥胖以及抑制腸內(nèi)病原菌增殖的作用，因此可以用于制作防止糖尿病、肥胖癥、高血脂等疾病的保健食品。在醫(yī)藥行業(yè)，果膠還具有抗菌、止血、降血脂以及抗輻射等作用，可單獨(dú)或與其它制劑合用配制軟膏，栓劑和微囊等藥物制劑，被稱(chēng)為“人體健康的平衡素”。

然而，果膠由于其分子量太大而限制了其生物學(xué)功能等多方面的應(yīng)用。此外，不同來(lái)源、原料種類(lèi)、生長(zhǎng)環(huán)境以及季節(jié)的不同也使其結(jié)構(gòu)上不同，也決定了其在功能特性上的不同，也限制了其在商業(yè)上的應(yīng)用，因此對(duì)果膠進(jìn)行改性成了一個(gè)研究熱點(diǎn)。通過(guò)降解果膠能得到大量的低聚半乳糖醛酸，目前理論的降解途徑有物理降解法、化學(xué)降解法和酶降解法。雖然用物理法(如張麗芬，果膠多糖超聲波定向降解途徑及其機(jī)理研究，浙江大學(xué)博士生學(xué)位論文，2013)、化學(xué)法(酸法降解果膠)也能使其裂解，但是，物理和化學(xué)方法存在產(chǎn)物不穩(wěn)定、污染環(huán)境等問(wèn)題。用酶降解則不存在上述問(wèn)題，果膠酶是能夠分解果膠物質(zhì)的多種酶的總稱(chēng)(薛長(zhǎng)湖，張永勤，李兆杰，李志軍，果膠及果膠酶的研究進(jìn)展，食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2005年06期)，用酶降解果膠進(jìn)行麻類(lèi)脫膠，果汁澄清已有很多研究，如魏娟等，果膠酶對(duì)早酥梨汁的澄清試驗(yàn)研究，安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)；又如趙欣，林盼，復(fù)配生物酶對(duì)亞麻粗紗處理工藝的研究。但是這些研究的目的不是為了制備低聚半乳糖醛酸。錢(qián)麗麗在其碩士學(xué)位論文(果膠裂解酶的發(fā)酵及其在制備不飽和低聚半乳糖醛酸的應(yīng)用，浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007年6月)中報(bào)道了利用果膠裂解酶制備低聚半乳糖醛酸，但是其酶的利用效率不高，每100U的酶24小時(shí)只能處理2g果膠而且酶解以后沒(méi)能得到單糖和二糖等聚合度低的糖。

半乳糖醛酸是果膠組成的一個(gè)單糖單位，目前尚沒(méi)有利用酶法獲得這種單體的方法。果膠作為一種多糖，一般的果膠酶水解果膠得到低聚半乳糖醛酸(2-10個(gè)單糖)，如Huilin Wang,Characterization and high-level expression of a metagenome-derived alkaline pectate lyase in recombinant Escherichia coli，Process Biochemistry，2014,利用果膠酶水解產(chǎn)物是二糖到四糖。如果要獲得單糖，尚需要利用二糖水解酶進(jìn)一步水解才能獲得單糖。低聚糖的概念是1930年由B.Helgerich等提出來(lái)的，是由2～10個(gè)單糖構(gòu)成的直鏈或支鏈低度聚合糖。它是自然界中一類(lèi)具有多種特殊生物功能的有機(jī)化合物，分布特別廣泛，而且種類(lèi)繁多，在糖生物學(xué)功能中占有相當(dāng)大的比重。低聚糖包括兩大類(lèi)，即天然低聚糖和功能性低聚糖,低聚半乳糖醛酸屬于功能性低聚糖,因?yàn)樵谌梭w胃腸道內(nèi)部缺少分解功能性低聚糖的酶系統(tǒng)，同時(shí)它也不能被人體酸、胃酶所降解，會(huì)直接進(jìn)入到大腸內(nèi)優(yōu)先被雙歧桿菌利用，是性能優(yōu)良的增殖雙歧桿菌的因子。功能性低聚糖也具有糖類(lèi)的一些特性，可替代糖料作為甜食的佐料。低聚半乳糖醛酸具有促進(jìn)腸道雙歧桿菌大量增殖，調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育，抗癌，降低膽固醇，抑制脂肪肝等作用(錢(qián)麗麗，果膠裂解酶的發(fā)酵及其在制備不飽和低聚半乳糖醛酸的應(yīng)用，浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007年6月)，因此，其應(yīng)用潛力巨大。

本發(fā)明利用專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)ZL201110379664.X)“一種堿性果膠酶pel168s核苷酸優(yōu)化序列及其高效表達(dá)”中所涉及的菌株GS115/pel168s-9k，進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)酶，并對(duì)食品級(jí)果膠進(jìn)行酶解條件摸索，探索出了制備單糖和低聚半乳糖醛酸的條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出利用畢赤酵母發(fā)酵產(chǎn)生的果膠酶具有高酶活，并可快速高效的降解果膠的特點(diǎn)，提供了一種制備單糖和低聚半乳糖醛酸的方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人通過(guò)大量試驗(yàn)研究和不懈探索，最終獲得了如下技術(shù)方案：

一種利用果膠酶裂解高酯化度果膠制備單糖和低聚半乳糖醛酸的方法，該方法包括如下步驟：